附件C：譯文

一種新型高效率多軸數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償系統(tǒng)


摘要 為了提高數(shù)控機(jī)床的精確性以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需求，一種基于加勒金誤差預(yù)測(cè)思想的，由有效靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)所組成的無(wú)單元插補(bǔ)算法，遞歸軟件補(bǔ)償程序，以及數(shù)控代碼轉(zhuǎn)換軟件被發(fā)明出來(lái)。通過(guò)對(duì)加工路徑的自動(dòng)分析，新的誤差預(yù)測(cè)方法能夠適應(yīng)非剛性機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且避免通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行復(fù)雜的誤差模型就能夠直接得出補(bǔ)償所需的切削誤差方位。然后，得出的誤差按照遞歸補(bǔ)償運(yùn)算法則生成補(bǔ)償。最后，數(shù)控代碼軟件將自動(dòng)生成一個(gè)應(yīng)用于精密加工工程的數(shù)控補(bǔ)償程序。由于無(wú)單元理論的優(yōu)勢(shì)，這種誤差預(yù)測(cè)方法可以在整個(gè)工作區(qū)內(nèi)，為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)一臺(tái)機(jī)器的特有復(fù)雜誤差，而靈活的、不定期的分發(fā)結(jié)點(diǎn)。為了驗(yàn)證算法和研制系統(tǒng)，進(jìn)行了切割實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這項(xiàng)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)是可靠的。

關(guān)鍵詞 精密 數(shù)控機(jī)器 無(wú)單元理論 誤差補(bǔ)償 誤差模型 誤差預(yù)測(cè)

1. 引言
一般情況下，多軸數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中所產(chǎn)生的70%—80%的誤差都是靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)誤差。現(xiàn)代工業(yè)為了提高多軸數(shù)控機(jī)床的精度，開(kāi)展了許多致力于分析、測(cè)量、預(yù)測(cè)以及補(bǔ)償靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)誤差的研究。這些研究所共有的目的是找到誤差在機(jī)床和工件中的關(guān)系，并提供一個(gè)可行的辦法消除誤差。阿簡(jiǎn)那帕等人『1』在假定機(jī)床和工件都是剛體的情況下，研究切削力獨(dú)立誤差補(bǔ)償。在研究中，首先，加工程序被識(shí)別并改變成簡(jiǎn)單的補(bǔ)償，然后，傾斜的磁性軸承主軸用來(lái)做實(shí)時(shí)校正?？死锏偌{和費(fèi)雷拉『2-4』出版了一系列關(guān)于誤差模型、模型參數(shù)測(cè)量、以及三軸加工中心準(zhǔn)靜態(tài)誤差補(bǔ)償?shù)恼撐??；趧傮w運(yùn)動(dòng)學(xué)，他們發(fā)明了一個(gè)由各個(gè)軸上的誤差所組成的準(zhǔn)靜態(tài)誤差模型。由于機(jī)器負(fù)載所引起的變形是未知的，作者也設(shè)定每一環(huán)節(jié)的誤差都是僅僅針對(duì)本環(huán)節(jié)的變化函數(shù)。然后用多項(xiàng)式來(lái)表示誤差模型的各組成部分。經(jīng)過(guò)參數(shù)模型的誤差計(jì)算，三軸數(shù)控機(jī)床的準(zhǔn)靜態(tài)誤差就被預(yù)測(cè)出來(lái)了。最后，在誤差模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)來(lái)實(shí)施補(bǔ)償。泰勒級(jí)數(shù)的展開(kāi)將決定補(bǔ)償精度。
考慮到高精度坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMMs），維克『5』確定了三個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)誤差的主要來(lái)源：1.由于元件精度有限而產(chǎn)生的幾何誤差，比如導(dǎo)軌和測(cè)量系統(tǒng)本身。2.由于元件剛度有限，在移動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差。以及3.溫差而引起的誤差，比如溫度變化引起的導(dǎo)軌膨脹以及擾度變化。這種方法通過(guò)大量獲取所有誤差并借助軟件補(bǔ)償來(lái)降低準(zhǔn)靜態(tài)誤差。這種方法已經(jīng)被成功的應(yīng)用于補(bǔ)償因有限剛度引起的誤差『6』、幾何誤差『7』，以及溫差引起的誤差『8』。雖然這種方法能夠有效